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题型:简答题
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简答题

(2014秋•锦江区校级月考)已知函数f(x)=lnx+,g(x)=x-2m,其中m∈R,e=2.71828…为自然对数的底数.

(Ⅰ)当m=1时,求函数f(x)的极小值;

(Ⅱ)对∀x∈[,1],是否存在m∈(,1),使得f(x)>g(x)+1成立?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由;

(Ⅲ)设F(x)=f(x)g(x),当m∈(,1)时,若函数F(x)存在a,b,c三个零点,且a<b<c,求证:0<a<<b<1<c.

正确答案

解:(Ⅰ)m=1时,f(x)=lnx+,x>0;

∴f′(x)=-=

由f′(x)>0,解得x>;由f′(x)<0,解得0<x<

∴f(x)在(0,)上单调递减,(,+∞)上单调递增.

∴f极小值(x)=f()=ln+1=1-ln2.

( II)令h(x)=f(x)-g(x)-1=lnx+-x+2m-1,x∈[,1],m∈(,1),

由题意,h(x)>0对x∈[,1]恒成立,

∵h′(x)=--1=,x∈[,1],

∵m∈(,1),

∴在二次函数y=-2x2+2x-m中,△=4-8m<0,

∴y=-2x2+2x-m<0恒成立;

∴h′(x)<0对x∈[,1]恒成立,

∴h(x)在[,1]上单减.

∴hmin(x)=h(1)=m-2>0,

即m>

故存在m∈(,1),使f(x)>g(x)+1对∀x∈[,1]恒成立.

( III)证明:F(x)=f(x)g(x)=(lnx+)(x-2m),

易知x=2m为函数F(x)的一个零点,

∵m>

∴2m>1,

因此据题意知,函数F(x)的最大的零点c>1,

下面讨论f(x)lnx+的零点情况,

∵f′(x)=-=

易知函数f(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增.

由题知f(x)必有两个零点,

∴f极小值(x)=f()=ln+1<0,解得0<m<

<m<,即me∈(,2).

∴f(1)=ln1+=>0,f()=-1+<0.

又f(e-10)=•e10-10>0.

∴0<e-10<a<<b<1<c.

∴0<a<<b<1<c.

解析

解:(Ⅰ)m=1时,f(x)=lnx+,x>0;

∴f′(x)=-=

由f′(x)>0,解得x>;由f′(x)<0,解得0<x<

∴f(x)在(0,)上单调递减,(,+∞)上单调递增.

∴f极小值(x)=f()=ln+1=1-ln2.

( II)令h(x)=f(x)-g(x)-1=lnx+-x+2m-1,x∈[,1],m∈(,1),

由题意,h(x)>0对x∈[,1]恒成立,

∵h′(x)=--1=,x∈[,1],

∵m∈(,1),

∴在二次函数y=-2x2+2x-m中,△=4-8m<0,

∴y=-2x2+2x-m<0恒成立;

∴h′(x)<0对x∈[,1]恒成立,

∴h(x)在[,1]上单减.

∴hmin(x)=h(1)=m-2>0,

即m>

故存在m∈(,1),使f(x)>g(x)+1对∀x∈[,1]恒成立.

( III)证明:F(x)=f(x)g(x)=(lnx+)(x-2m),

易知x=2m为函数F(x)的一个零点,

∵m>

∴2m>1,

因此据题意知,函数F(x)的最大的零点c>1,

下面讨论f(x)lnx+的零点情况,

∵f′(x)=-=

易知函数f(x)在(0,)上单调递减,在(,+∞)上单调递增.

由题知f(x)必有两个零点,

∴f极小值(x)=f()=ln+1<0,解得0<m<

<m<,即me∈(,2).

∴f(1)=ln1+=>0,f()=-1+<0.

又f(e-10)=•e10-10>0.

∴0<e-10<a<<b<1<c.

∴0<a<<b<1<c.

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题型:简答题
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简答题

已知函数在x=1处取得极值e-1

(I )求函数f(x)的解析式,并求f(x)的单调区间;

(II)当x>0 时,试证:f(1+x)>f(1-x).

正确答案

解:(Ⅰ)f′(x)=-

依题意,f(1)=e-1,f′(1)=0,即

解得m=1,n=0.…(4分)

所以f(x)=

f′(x)=-

当x∈(-∞,1)时,f′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0.…(6分)

函数f(x)在(-∞,1)单调递增;在(1,+∞)单调递减.

(Ⅱ)设g(x)=f(1+x)-f(1-x)==.…(8分)

设h(x)=(1+x)e-x-(1-x)ex=-(1-x)ex

则h′(x)=>0,h(x)在(0,+∞)单调递增,h(x)>h(0)=0,…(10分)

所以g(x)>0,从而f(1+x)>f(1-x).…(12分)

解析

解:(Ⅰ)f′(x)=-

依题意,f(1)=e-1,f′(1)=0,即

解得m=1,n=0.…(4分)

所以f(x)=

f′(x)=-

当x∈(-∞,1)时,f′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0.…(6分)

函数f(x)在(-∞,1)单调递增;在(1,+∞)单调递减.

(Ⅱ)设g(x)=f(1+x)-f(1-x)==.…(8分)

设h(x)=(1+x)e-x-(1-x)ex=-(1-x)ex

则h′(x)=>0,h(x)在(0,+∞)单调递增,h(x)>h(0)=0,…(10分)

所以g(x)>0,从而f(1+x)>f(1-x).…(12分)

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题型:简答题
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简答题

已知a>0,函数f(x)=x-ax2-lnx.

(1)若f(x)是单调函数,求实数a的取值范围;

(2)若f(x)有两个极值点x1、x2,证明:f(x1)+f(x2)>3-2ln2.

正确答案

解:(1)∵f′(x)=-,(x>0),

不妨设φ(x)=2ax2-x+1(x>0),

则关于x的方程2ax2-x+1=0的判别式△=1-8a,

当a≥时,△≤0,φ(x)≥0,故f′(x)≤0,

∴函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,

当0<a<时,△>0,方程f′(x)=0有两个不相等的正根x1,x2

不妨设x1<x2,则当x∈(0,x1)及x∈(x2,+∞)时f′(x)<0,

当x∈(x1,x2)时,f′(x)>0,f(x)不是单调函数,

综上,a的范围是[,+∞),

(2)由(1)知当且仅当a∈(0,)时f(x)有极小值x1 和极大值x2

且x1,x2是方程的两个正根,则x1+x2=,x1 x2=

∴f(x1)+f(x2)=(x1+x2)-a[-2x1 x2]-(lnx1+lnx2

=

令g(a)=lna++ln2+1,

当a∈(0,)时,g′(a)=<0,

∴g(a)在(0,)内单调递减,

故g(a)>g()=3-2ln2,

∴f(x1)+f(x2)>3-2ln2.

解析

解:(1)∵f′(x)=-,(x>0),

不妨设φ(x)=2ax2-x+1(x>0),

则关于x的方程2ax2-x+1=0的判别式△=1-8a,

当a≥时,△≤0,φ(x)≥0,故f′(x)≤0,

∴函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,

当0<a<时,△>0,方程f′(x)=0有两个不相等的正根x1,x2

不妨设x1<x2,则当x∈(0,x1)及x∈(x2,+∞)时f′(x)<0,

当x∈(x1,x2)时,f′(x)>0,f(x)不是单调函数,

综上,a的范围是[,+∞),

(2)由(1)知当且仅当a∈(0,)时f(x)有极小值x1 和极大值x2

且x1,x2是方程的两个正根,则x1+x2=,x1 x2=

∴f(x1)+f(x2)=(x1+x2)-a[-2x1 x2]-(lnx1+lnx2

=

令g(a)=lna++ln2+1,

当a∈(0,)时,g′(a)=<0,

∴g(a)在(0,)内单调递减,

故g(a)>g()=3-2ln2,

∴f(x1)+f(x2)>3-2ln2.

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题型:简答题
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简答题

已知函数f(x)=lnx+ax-a2x2(a∈R).

(I)若x=1是函数y=f(x)的极值点,求a的值;

(II)求函数f(x)的单调区间.

正确答案

解:(I)因为f(x)=lnx+ax-a2x2其定义域为(0,+∞),

所以

∵x=1是函数y=f(x)的极值点

∴f′(1)=0

∴1+a-2a2=0

或a=1

经检验,或a=1时,x=1是函数y=f(x)的极值点

(II)

,∴函数的单调递增区间为(0,+∞)

若a≠0,令,∴

当a>0时,函数在区间,f′(x)>0,函数为增函数;在区间,f′(x)<0,函数为减函数

∴函数的单调递增区间为,函数的单调递减区间为

当a<0时,函数在区间,f′(x)>0,函数为增函数;在区间,f′(x)<0,函数为减函数

∴函数的单调递增区间为,函数的单调递减区间为

解析

解:(I)因为f(x)=lnx+ax-a2x2其定义域为(0,+∞),

所以

∵x=1是函数y=f(x)的极值点

∴f′(1)=0

∴1+a-2a2=0

或a=1

经检验,或a=1时,x=1是函数y=f(x)的极值点

(II)

,∴函数的单调递增区间为(0,+∞)

若a≠0,令,∴

当a>0时,函数在区间,f′(x)>0,函数为增函数;在区间,f′(x)<0,函数为减函数

∴函数的单调递增区间为,函数的单调递减区间为

当a<0时,函数在区间,f′(x)>0,函数为增函数;在区间,f′(x)<0,函数为减函数

∴函数的单调递增区间为,函数的单调递减区间为

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题型:填空题
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填空题

已知函数f(x)=+x+1有两个极值点,则实数a的取值范围是______

正确答案

(-∞,-1)∪(1,+∞)

解析

解:函数f(x)=+x+1的导数f′(x)=x2+2ax+1

由于函数f(x)有两个极值点,

则方程f′(x)=0有两个不相等的实数根,

即有△=4a2-4>0,解得,a>1或a<-1.

故答案为:(-∞,-1)∪(1,+∞)

下一知识点 : 函数的最值与导数的关系
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